Стабилизированный преобразователь напряжения

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий инвертор , первьй входной вывод которого подключен к первому входному выводу , первый выход инвертора соединен с вЪгходнымн выводами, а второй выход - с входом выпрямителя, выход которого через ключ соединен с входом LCD-фильтра, выход которого соединен с вторым входным выводом инвертора и входом первого делителя напряжения , выход которого соединен с инвертирующим входом первого Дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, задающий генератор, выход которого соединен с управляющим входом инвертора и стробируюшим входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым из двух входов компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, к второму входному выводу подключены общие точк,и выпрямителя, t.CD-фильтра и вход второго делителя напряжения, отличаю иийся тем, что, с целью увеличения динамического коэффициента стабилизации при воздействии широкого частотного спектра возмущений входного напряжения, он снабжен вторым дифференциальным усилителем , инвертирукищй вход которого (Л соединен с выходом второго делителя напряжения, неинвертирующий вход с выходом первого делителя напряжения , а выход соединен с вторым входом компаратора, выход первого дифференциального усилителя соединен с введенным управляющим входом генератора пилообразного напряжения.

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

0% (11) з(5ц G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

i/

1, Ъ

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И CITHPbfTHA

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3545889/24-07 (22) 02.02.83 (46) 07.10.84. Бюл. Р 37 (72) А .В.Гусаров и А.И.Стрельцов (53) 621.316.722(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 657422, кл. G 05 Р 1/56, 1976, 2. Патент США Р 3076131, кл ° 321-25, 1963. (54)(57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий инвертор, первый входной вывод которого подключен к первому входному выводу, первый выход инвертора соединен с выходными выводами, а второй выход " с входом выпрямителя, выход которого через ключ соединен с входом 1.СЭ-фильтра, выход которого соединен с вторым входным выводом инвертора и входом первого делителя напряжения, выход которого соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, задающий генератор, выход которого соединен с управляющим входом инвертора и стробируюшим входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым из двух входов компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, к второму входному выводу подключены общие точки выпрямителя, 1,СП-фильтра и вход второго делителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью увеличения динамического коэффициента стабилизации при воздействии широкого частотного спектра возмущений входного напряжения, он снабжен вторым дифференциальным усилителем, инвертирующий вход которого соединен с выходом второго делителя напряжения, неинвертирующий вход с выходом первого делителя напряже" ния а выход соединен с вторым вхоФ а дом компаратора, выход первого диф- с ференциального усилителя соединен с введенным управляющим входом генератора пилообразного напряжения.

1117605

t5

50

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение при разработке стабилизированных источников питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизированный преобразователь напряжения, который относится к компенсационно-параметрическим импульсным стабилизаторам напря° жения и содержит ключевой регулирую4 щий элемент, сглаживающий фильтр, задающий генератор, модулятор ширины импульсов, устройство согласования с управляющим входом регулирующего элемента и датчик обратной связи.

Стабилизированный преобразователь обладает высоким динамическим коэффициентом стабилизации выходного напряжения (1$ .

Однако его применение ограничено устройствами со сходными регулировочньпчи характеристиками.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизированный преобразователь, содержащий инвертор, первый входной . вывод которого подключен к первому входному выводу, первый выход инвертора соединен с выходными выводами, а второй выход — с входом выпрямителя, выход которого через ключ соединен с входом 1.СР-фильтра, выход которого соединен с вторым входным выводом инвертора и входом первого делителя напряжения, выход которого соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, задающий генератор, выход которого соединен с управляющим входом инвертора и стробирующим входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым из

Двух входов компаратора, выход кото-. рого соединен с управляющим входом ключа, к второму входному выводу подключены общие точки выпрямителя, ЕСП-фильтра и вход второго делителя напряжения (21 .

Недостатком известного устройства, являются значительные изменения напряжения на выходе при воздействии широкого частотного спектра возмущений на входе устройства, т.е ° малая величина динамического коэффициента стабилизации. Это обусловлено тем, что в противопоставленном устройстве невозможно добиться постоянства динамического коэффициента стабилизации в диапазоне частот от нуля до резонансной частоты сглаживающего фильтра при высоком статическом коэффициенте стабилизации и сохранении устойчивости работы стабилизатора.

Цель изобретения — увеличение динамического коэффициента стабилизации при воздействии широкого частотного спектра возмущений входного напряжения.

Укаэанная цель достигается тем, что стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий инвертор, первый входной вывод которого подключен к первому входному выводу, первый выход инвертора соединен с выходными выводами, а второй выход — с входом выпрямителя, выход которого через ключ. соединен с входом ЬСЭ-фильтра выход которого соединен с вторым входным выводом инвертора и входом первого делителя напряжения, выход которого соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен,к выходу источника опорного напряжения, задающий генератор, выход которого соединен с управляющим входом инвертора и стробирующим входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым из двух входов компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, к второму входному выводу подключены общие точки выпрямителя, LCD-фильтра и вход второго делителя напряжения, снабжен вторым дифференциальным усилителем, инвертирующий вход которого соединен с выходом второго делителя напряжения, неинвертирующий вход — с выходом первого делителя напряжения, а выход соединен с вторым входом компаратора, выход первого дифференциального усилителя соединен с введенным управляющим входом генератора пилообразного напряжения.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого стабилизированного преобразователя; на фиг. 2 диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

Устройство (фиг. 1) содержит инвертор 1, первый входной вывод которого соединен с первым входным выводом, а второй выход инвертора 1

3 11 176 с входом выпрямителя 2, выход которого соединен с входом ключа 3, выход ключа 3 соединен с входом LÑD-фильтра 4, выход которого соединен с вторым входным выводом инвертора 1.

Общие точки выпрямителя 2 и LCDфильтра 4 соединены с вторым входным выводом и входом второго делителя 5 напряжения. Вход первого делителя 6 соединен с вторым входным выводом инвертора 1, а выход — с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя 7 и неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя 8, инвертирующий вход которого соединен с выходом второго делителя 5 напряжения. Неинвертирующий вход первого дифференциального усилителя 7 подключен к источнику опорного напряжения Uz> . Выход задающего генератора 9 соединен с управляющим входом инвертора 1 и стробирующим входом генератора 10 пилообразного напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя 7, а выход — с первым входом компаратора 11, второй вход которого соединен с выходом второго дифференциального усилителя 8, а выход — с управляющим входом ключа 3.

Устройство электропитания представляет собой вольтдобавочный компенсационно-параметрический стабили,зированный источник питания с широт35 но-импульсной модуляцией.

05 нал рассогласования, поступая на управляющий вход генератора 10 пилообразного напряжения, регулирует угол наклона пилы (диаграмма 13) таким образом, что при увеличении выходного напряжения угол наклона увеличивается. Пилообразное напряжение подается на первый вход компаратора 11. Второй дифференциальный усилитель 8 выполняет функцию вычитания напряжения, пропорционального входному, из напряжения, пропорционального выходному напряжению стабилизатора. Разностное напряжение подается на второй вход компаратора 11 и является пороговым (диаграмма 13). Таким образом, на выходе компаратора 11 формируются импульсы управления ключом 3 (диаграмма 14), длительность которых зависит как от разности между выходным напряжением ключевого стабилизатора и входным напряжением устройства, так и от угла наклона пилообразного напряжения.

При постоянном напряжении на входе инвертора 1 второй дифференциаль1 ный усилитель 8 отслеживает изменения входного напряжения таким образом, что при увеличении его на определенную величину на такую же величину уменьшается напряжение на выходе фильтра и наоборот. При этом зависимость длительности импульса управления от входного напряжения линейна, если диапазон изменений входного напряжения не превышает напряжения вольтдобавки.

Из изложенного следует, что предлагаемое устройство электропитания является компенсационно-параметрическим стабилизатором напряжения и обеспечивает инвариантное регулирование выходного параметра относительно входного напряжения, что позволяет уменьшить изменения напряжения на выходе при воздействии широкого частотного спектра помех на входе устройства.

Это может быть подтверждено следующими расчетами. Закон регулирования записывается в виде

Пн На+UH Ч 1 тр1

Задающий генератор 9 вырабатывает импульсы с постоянной частотой следования (диа грамма 12), которые поступают на стробирующий вход гене- 40 ратора 10 пилообразного напряжения и управляющий вход инвер ора 1. Длительность паузы между импульсами задающего генератора 9 обеспечивает восстановление генератора 10 пилооб- 45 разного напряжения. На втором выходе. инвертора 1 вырабатывается напряжение вольтодобавки, которое после выпрямителя 2 поступает на вход ключа 3. Напряжение вольтодобавки скла- 50 дывается с напряжением на входных выводах ° .Напряжение с входных выводов инвертора 1 (с выхода стабилизатора) через первый делитель 6 напряжения сравнивается с опорным напряжением,55

U на входах первого дифференциальGt! нЬго усилителя 7, являющегося усилителем обратной связи. Усиленный сигrpe K — коэффициент трансформации напряжения первичной обмотки трансформатора инвертора 1 в вольтдобавочную обмотку;

111ИО я коэффициент заполнения им пульсов управления.

Преобразуем выражение (1)

П q Кт Ui„-Ugy, и-"и Ug q=U, где U< =U К.,, U =U Пр н х

Таким образом, для реализации параметрической стабилизации используем двухвходовую схему сравнения, на первый вход которой подается линейно нарастающее напряжение, крутизна которого пропорциональна 13, а на второй — напряжение, пропорциональ ное Uy (компаратор 11) . Выходное напряжение на емкости генератора пилообразного напряжения записывается в виде

K » Ug t

2 С R C где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Уравнение срабатывания компаратора 11 записывается в виде

Пг

K U =U с RÑ 9 где К вЂ” коэффициент пропорциональ1 ности;

t„- длительность импульса управ. ления на выходе компаратора 11, откуда

U< К RÑ

«Ь

2 2 и

Поделив обе части на Т (период следования импульсов), получаем

V, К КС

q Ь (Э)

И> К Т

Если выражение (3) подставить в выражение (2), получаем

К R" Ñ вЂ” —.— 1 .

К Т

Это условие инвариантного регулирования.

20 Таким образом, использование изобретения позволит значительно уменьшить изменения напряжения на выходе при воздействии широкого частотного спектра возмущений на входе стабили25,эированного преобразователя.

/2

° Составитель В.Цишевский

Редактор О.Юрковецкая ТехредH.Гергель Корректор B.Гирняк

Заказ 7219/32 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4